Hướng tâm trí của bạn trở lại khi Trái đất còn là một đứa trẻ. Hệ mặt trời là một vườn ươm tàn bạo. Những mảnh đá khổng lồ quay hỗn loạn xung quanh một mặt trời còn non rực lửa, thường xuyên bắn phá các hành tinh trẻ sơ sinh. Trái đất được hình thành trong thời kỳ này, được gọi một cách khéo léo là Hadean, và nếu không có cơn mưa lửa ổn định này xây dựng nên xương của hành tinh chúng ta, chúng ta sẽ không ở đây chút nào.
Và cả mặt trăng cũng vậy.
Vào cuối thời kỳ này, khoảng 4.5 tỷ năm trước, một hành tinh có kích thước bằng sao Hỏa có tên là Theia đã lao vào Trái đất trong một vụ va chạm được cho là đã giải phóng Gấp 100 triệu lần năng lượng hơn tiểu hành tinh đã kết liễu loài khủng long. Vụ va chạm đã phá hủy Theia, ném một đống vật chất khổng lồ vào quỹ đạo — và sinh ra mặt trăng của chúng ta.
T kịch bản tác động khổng lồ là lý thuyết hàng đầu về cách mặt trăng hình thành vì nó phù hợp với phần lớn những gì chúng ta quan sát được về Trái đất và mặt trăng ngày nay. Nhưng các nhà khoa học vẫn đang tranh luận về các chi tiết. Ví dụ, các mô phỏng ban đầu về vụ va chạm cho thấy mặt trăng chủ yếu được làm bằng vật liệu từ Theia, nhưng phân tích các loại đá mặt trăng cho thấy thành phần địa hóa của Trái đất và Mặt trăng gần như giống hệt nhau.
Tuy nhiên, bây giờ, một mô phỏng độ phân giải cao mới, được mô tả trong một bài báo gần đây của các nhà khoa học NASA Ames và các nhà nghiên cứu tại Đại học Durham, có thể giúp giải quyết sự khác biệt.
Theo bài báo, kết quả của một số kịch bản tác động có thể xảy ra phù hợp hơn với các quan sát, bao gồm quỹ đạo và thành phần của mặt trăng. Nhưng có lẽ đáng ngạc nhiên nhất, nơi mà các nghiên cứu trước đây cho rằng sự hình thành của mặt trăng sẽ mất vài tháng hoặc vài năm, thì mô phỏng mới cho thấy vệ tinh của chúng ta được hình thành và được phóng vào quỹ đạo chỉ trong vài giờ.
Trong mô phỏng, được hiển thị trong video dưới đây, Theia tấn công Trái đất bằng một đòn liếc mắt. Một vòng cung vật chất, bắt nguồn từ cả Theia và Trái đất, bay vào quỹ đạo và tạo thành hai vật thể. Cái lớn hơn trong số này, chắc chắn sẽ rơi trở lại Trái đất, phóng cái nhỏ hơn, mặt trăng, vào một quỹ đạo ổn định. Nếu vụ va chạm ban đầu diễn ra vào lúc nửa đêm, mặt trăng sẽ hình thành vào bữa sáng.
[Nhúng nội dung]
Đây không phải là nỗ lực đầu tiên nhằm điều chỉnh tốt hơn những quan sát của chúng tôi với câu chuyện nguồn gốc tác động khổng lồ của mặt trăng.
Các nhà khoa học đã đề xuất và mô phỏng một số lý thuyết để giải thích thành phần địa hóa của mặt trăng. Chúng bao gồm năng lượng cao hơn hoặc nhiều tác động, hit-and-run, hoặc khả năng xảy ra tác động sớm hơn, khi Trái đất vẫn còn được bao phủ bởi một đại dương magma. Những điều này vẫn có thể xảy ra, mặc dù mỗi thứ cũng đi kèm với những thách thức riêng.
Ở đây, nhóm nghiên cứu đã thực hiện một cách tiếp cận khác, cho thấy có lẽ vấn đề không phải là lý thuyết mà là sự mô phỏng của chúng tôi về nó. Các mô phỏng cũ hơn đã sử dụng hàng trăm nghìn hoặc hàng triệu “hạt” —bạn có thể coi đây là các giá trị kỹ thuật số lý tưởng hóa cho các phần của Trái đất và Theia, mỗi phần tuân theo các quy luật vật lý trong vụ va chạm. Mặt khác, mô phỏng mới nhất sử dụng hàng trăm triệu hạt, mỗi hạt có chiều ngang khoảng 8.5 dặm (14 km).
Đó là giải trí kỹ thuật số độ phân giải cao nhất về sự hình thành của mặt trăng.
Độ phân giải đưa cơ học của các tác động lớn vào tiêu điểm theo cách trước đó, các mô phỏng ít chi tiết hơn đơn giản là không thể. Và trong quá trình này, công trình đã ném vào chiếc mũ một lý thuyết mới, có khả năng đơn giản hơn: Rằng mặt trăng hình thành nhanh chóng, chỉ trong một bước. Nhóm nghiên cứu nhận thấy kịch bản này có thể tạo ra một mặt trăng giống như mặt trăng của chúng ta, từ quỹ đạo đến thành phần.
Tuy nhiên, trong khi công việc mới đang hấp dẫn, việc củng cố thêm nó sẽ đòi hỏi nhiều mô phỏng độ phân giải cao hơn và quan trọng là các sứ mệnh trong tương lai thu thập nhiều mẫu hơn từ chính mặt trăng.
Bất cứ điều gì các nhà khoa học tìm ra, câu chuyện về sự hình thành của mặt trăng có ý nghĩa sâu rộng. Của nó số phận gắn chặt với Trái đất, từ thủy triều đến kiến tạo mảng và sự trỗi dậy và tiến hóa của chính sự sống. Nếu chúng ta thấy mặt trăng của chúng ta là một ngoại lai - như nó dường như nằm trong hệ mặt trời của chúng ta, thì ít nhất - có lẽ cơ hội để sự sống xuất hiện và tồn tại trong một quãng đường dài ở những nơi khác là thấp hơn. Chúng tôi chỉ chưa biết.
Đó là lý do tại sao điều quan trọng là phải xây dựng và nghiên cứu các mô phỏng như mô phỏng này.
Vincent Eke, một nhà nghiên cứu tại Đại học Durham và là đồng tác giả của bài báo, cho biết: “Chúng ta càng tìm hiểu về cách mặt trăng hình thành, chúng ta càng khám phá nhiều hơn về sự tiến hóa của Trái đất của chúng ta”. “Lịch sử của chúng gắn liền với nhau - và có thể được lặp lại trong những câu chuyện về các hành tinh khác bị thay đổi bởi những vụ va chạm tương tự hoặc rất khác nhau”.
